Estudo da variabilidade genética de fitopatógenos

Objetivo: Para entender a interação

patógeno/hospedeiro, o conhecimento da

variabilidade genética do patógeno é essencial.

Fitopatógenos: prioridade

- Vírus: Cowpea aphid-borne mosaic virus - CABMV,

Bactéria: Xanthomonas axonopodis pv. passiflorae,

Fungos:

Fusarium sp.,

Colletotrichum gloeosporioides

Cladosporium her.barum

Coevolução hospedeiro-patógeno

- O parasitismo é uma estratégia de vida que

conecta os mais diversos organismos.

Permite estabelecer relações íntimas entre

parasitas e hospedeiros

- modificações genéticas na população de um dos

componentes são acompanhados por modificações

genéticas na população do outro.

EX: Brasil – 1980

Magnaporthe grisea (brusone) foi detectada em

trigo.

- O trigo não estava na lista de hospedeiros desse

fungo.

- Isolados que infectavam gramíneas se adaptaram

e passaram a infectar o trigo.

Principais mecanismos de variabilidade genética em fungos, bactérias e vírus.

Mutação:

- Principal mecanismo gerador de novos genes

permite a criação de novas sequências de

nucleotídeos.

- Ocorrem devido a erros na duplicação dos

cromossomos.

- Principalmente a reprodução por meiótica.

Mutações somáticas: são variações que ocorreram

no DNA de tecidos vegetativos (não reprodutivos)

de um indivíduo.

As mutações que afetam caracteres morfológicos

de fácil percepção, como cor da uva, tamanho ou

forma de cacho e baga, que apresentem algum

interesse econômico ou ornamental, são

compulsoriamente propagadas por propagação

assexuada ou vegetativa.

Exemplo:

-Uva da variedade Rubi - mutação somática da

variedade Itália, com as bagas de coloração

rosada.

Mutações somáticas podem ser vista na forma de

setores mutantes em colônias de fungos

assexuadamente e haplóide (meio de cultura).

Setores apresentam coloração ou aspectos micelial

diferente, restritos a um segmento da placa de

cultura.

Taxa de mutação é variável

EX: Melampsora lini 10-5 e 10-6

Puccinia coronata 10-3 e 10-4.

Classificações I- Mutações gênicas: eventos mutacionais que ocorrem dentro de genes individuais.a)Substituições- ocorre a substituição de nucleotídeos.

b) Deleções – ocorre remoção de um ou mais nucleotídeos.

c) Inserções- um o mais nucleotídeos são inseridos

na seqüência.

d) Inversões- um segmento de DNA sofre uma

rotação de 1800

Classificações I- Mutações cromossômicas: envolvem segmento do ácido nucléico contendo vários genes.a)Deleções de segmentos cromossômicos

b) Inserções e duplicações

c) Inversões

d) Transposições (translocações): onde ocorre a troca de segmentos entre cromossomos não-homólogos.

Mecanismos de variabilidade genética em fungos

Diferença entre Ciclo sexual e Ciclo parassexual

Ciclo sexual: a fusão de núcleos só ocorre entre

células sexuais especializadas(fusão do núcleo

resulta o zigoto (2n).

- Persiste por apenas uma divisão celular.

- A reversão ao estado haplóide dá-se por meiose.

Ciclo parassexual: a fusão pode ocorrer entre hifas.

- A célula diplóide pode dividir mitoticamente por

vários ciclos.

- A reversão ao estado haplóide dá-se por

aneuploidia.

Mecanismos de variabilidade genética em fungos

I)Recombinação gênica

a)Recombinação meiótica (sexuada)

-Principal mecanismo amplificador da variabilidade em

organismo superior.

Dois sistemas de ciclo sexual:

-homotálico: não existem grupos de reação sexual

definidos e cruzamentos podem ocorrer entre

quaisquer indivíduos.

- heterotálico: existem os grupos de reação sexual,

onde os cruzamentos só ocorrem entre

indivíduos pertencentes a grupos diferentes.

EX: Ciclo sexual de ascomicetos heterotálico*

Exemplos de fungos que se reproduzem

sexuadamente:

Puccinia graminis, Phytophtora infestans,

Uromyces appendiculatus.

b) Recombinação parassexual

Fungos imperfeitos (não apresentam ciclo sexual)-

recorre ao ciclo parassexual para criar novas

combinações de genes

EX: Ustilago maydis, Verticillium albo-trum,

Phytophthora infestans.

- Nesse caso hifa haplóides fundem-se

(anastomose) resultando em células

hetrocarióticas contendo 2 núcleos que, por sua

vez, podem se fundir (cariogamia) originando

um célula diplóide---M! micélio e conídios

diplóides.

- Durante esse processo pode ocorrer o

pareamento de cromossomos homólogos e a

formação de permuta (crossing-over) mitótica –

formação de recombinantes (recombinação

mitótica)

c) Herança citoplasmática ou materna

- Controlada por genes não nucleares, i.e., genes

situados no genoma do cloroplasto (cpDNA) ou

da mitocôndria (mtDNA) dos eucariotos.

- O mesmo que herança materna.

d) Heterocariose (ciclo parassexual)

- Consiste na união ocasional de diferentes hifas

monocarióticas (de indivíduos diferentes)

originando uma hifa heterocariótica em que

ocorre fusão nuclear e “crossing-over” mitótico.

- Posteriormente há a formação de aneuplóides

por erros mitóticos e então o retorno ao estado

haplóide por perda cromossômica.

- Desta forma são formadas hifas homocarióticas

recombinantes.

Mecanismos de Variabilidade Genética em

Bactérias

Bactérias: possuem DNA cromossômico e

extracromossômicos (DNA plasmidial) que não

estão protegidos por uma membrana nuclear e

não sofrem recombinações meiótica.

1 -Conjugação: sexo em bactérias

2- Transformação (capacidade de absorver DNA do

meio externo e incorporá-los de maneira

estável no seu genoma).

3- Transdução (bacteriófagos)

Mutação: principal mecanismo gerador de

variabilidade genética em vírus, uma vez que estes

não possuem mecanismo de reparo do DNA.

Recombinação genômica em Vírus

Modelo de recombinação:

-Simples ou dupla

- Permuta entre estirpes de CaMV.

-Posição não-colinear